(57)【要約】【課題】配線間分離内における層間絶縁膜にボイドを形成する場合に、層間絶縁膜の上部を平坦にする。【解決手段】本発明の半導体装置において、配線間分離溝５は、第１の側面６と、第１の側面６よりも深い位置に設けられ、第１の側面６よりもテーパー角の大きい第２の側面７と、第２の側面７よりも深い位置に設けられ、第２の側面７よりもテーパー角の大きい第３の側面８とを有し、ボイド１０が、配線間分離溝５内における第３の側面の深さに形成されている。【選択図】図１
2007073828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線の側面の間に介在する絶縁性物質からなる配線間分離を有する半導体装置であって、
前記配線間分離は、第１の側面と、前記第１の側面よりも深い位置に設けられ、前記第１の側面よりもテーパー角度の大きい第２の側面と、前記第２の側面よりも深い位置に設けられ、前記第２の側面よりもテーパー角度の小さい第３の側面とを有し、前記第２の側面よりも深い位置にボイドが設けられている、半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記配線間分離における前記第２の側面のテーパー角度は、４５度以上９０度以下である、半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置であって、
前記配線間分離における前記絶縁体は、前記配線の一部に形成された溝内に埋め込まれている、半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記配線は、第１の導体と、前記第１の導体の上に形成された第２の導体と、前記第２の導体の上に形成された第３の導体とを有し、
前記第１の導体は前記第３の側面に接し、前記第２の導体は前記第２の側面に接し、前記第３の導体は前記第１の側面に接している、半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記配線は、第１の導体と、前記第１の導体の上に形成された第２の導体とを有し、
前記配線の上に形成された絶縁膜をさらに備え、
前記第１の導体は、前記第３の側面に接し、前記第２の導体は、前記第２の側面に接し、前記絶縁膜は、前記第１の側面に接している、半導体装置。
【請求項６】
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記配線は、導体膜からなり、
前記導体膜の上に形成された絶縁膜をさらに備え、
前記導体膜は、前記第１の側面および前記第２の側面に接し、
前記絶縁膜は、前記第３の側面に接している、半導体装置。
【請求項７】
配線の一部に溝を形成して前記溝に絶縁膜を埋める配線間分離を有する半導体装置の製造方法であって、
前記溝のうち第１の側面を有する部分を形成する工程（ａ）と、
前記第１の側面よりも深い位置に、前記溝のうち、前記第１の側面よりもテーパー角度の大きい第２の側面を有する部分を形成する工程（ｂ）と、
前記第２の側面よりも深い位置に、前記溝のうち、前記第２の側面よりもテーパー角度の小さい第３の側面を有する部分を形成する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の後に、前記溝に対して鉛直方向から絶縁性物質を堆積することにより、前記溝のうち前記第２の側面よりも深い位置にボイドを形成しながら前記溝を前記絶縁膜で埋める工程（ｄ）とを備える、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ｂ）において、前記第２の側面は、４５度以上９０度以下のテーパー角度で形成する、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）の後であって前記工程（ｂ）の前に、前記溝における前記第１の側面と底面を覆う膜を形成する工程をさらに備え、
前記工程（ｂ）では、前記膜に対して異方性エッチングを行うことにより、前記第１の側面を覆うサイドウォールを形成し、前記溝の底面のうち前記サイドウォールに覆われている部分を前記第２の側面とし、
前記工程（ｃ）では、前記サイドウォールをマスクとしてエッチングを行うことにより、前記溝のうち前記第３の側面を有する部分を形成し、
前記工程（ｃ）の後で前記工程（ｄ）の前に、前記サイドウォールを除去する工程をさらに備える、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）の前に、前記配線として、第１の導体と、前記第１の導体よりもエッチングレートの小さい第２の導体と、前記第２の導体よりもエッチングレートの大きい第３の導体とを順次形成する工程をさらに備え、
前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）では、前記第１の導体、前記第２の導体および前記第３の導体のエッチングレートの差を利用して、前記第３の導体に前記第１の側面を形成し、前記第２の導体に前記第２の側面を形成し、前記第１の導体に前記第３の側面を形成する、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）の前に、前記配線として導体膜を形成し、前記導体膜の上に絶縁膜を形成する工程をさらに備え、
前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）では、エッチングを行うことにより前記溝を形成し、
前記工程（ａ）では、前記絶縁膜に前記第１の側面を形成し、
前記工程（ｂ）では、前記導体膜の上部に前記第２の側面を形成し、
前記工程（ｃ）では、前記工程（ｂ）よりも上記エッチングの堆積成分を減少させることにより、前記導体膜の下部に、前記第３の側面を形成する、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）の前に、前記配線として導体膜を形成し、前記導体膜の上に絶縁膜を形成する工程をさらに備え、
前記工程（ａ）では、前記絶縁膜に前記第１の側面を形成し、
前記工程（ａ）の後であって前記工程（ｂ）の前に、前記溝における前記第１の側面と底面を覆う膜を形成する工程をさらに備え、
前記工程（ｂ）では、前記膜に対して異方性エッチングを行うことにより、前記第１の側面を覆うサイドウォールを形成し、前記溝の底面のうち前記サイドウォールに覆われている部分を前記第２の側面とし、
前記工程（ｃ）では、前記サイドウォールをマスクとしてエッチングを行うことにより、前記導体膜に前記第３の側面を有する部分を形成し、
前記工程（ｃ）の後で前記工程（ｄ）の前に、前記サイドウォールを除去する工程をさらに備える、半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）の前に、前記配線として、第１の導体と、前記第１の導体よりもエッチングレートの小さい第２の導体とを形成し、前記第２の導体の上に、前記第２の導体よりもエッチングレートの大きい絶縁膜を形成する工程をさらに備え、
前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）では、前記第１の導体、前記第２の導体および前記第３の導体のエッチングレートの差を利用して、前記絶縁膜に前記第１の側面を形成し、前記第２の導体に前記第２の側面を形成し、前記第１の導体に前記第３の側面を形成する、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関するものであり、特に下部にボイドを有する配線間分離を備えた半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化および高速化に伴い、多層配線を有する半導体装置において、素子の動作速度、特に信号線の遅延に影響を与える配線間の容量の低減が望まれている。一般に、多層配線の配線間容量には、上層配線と下層配線との間の容量(上下配線間容量)と、同一の配線層内において互いに隣接する配線間の容量（隣接配線間容量）とがある。この配線間容量を低減するには、配線を覆う層間絶縁膜に用いる絶縁材料の誘電率を小さくすればよい。また、隣接配線間容量を低減するために、配線間にボイドを意図的に設ける方法がたとえば特開昭６２−５６４３号公報に開示されている。隣接する配線間の絶縁膜中にボイドを利用したこのようなデバイスは、信号線の遅延の影響が特に大きい隣接配線間容量を大幅に低減することが可能となるため有望である。
【０００３】
以下に、特開昭６２−５６４３号公報に開示された、従来の配線間分離の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図１９（ａ）〜（ｃ）は、従来における配線間分離の製造工程を示す断面図である。従来の製造方法では、まず図１９（ａ）に示す工程で、シリコン等からなる基板１０１の上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜１０２とアルミニウム等からなる配線材料とを順次堆積し、上記配線材料に対してフォトリソグラフィーおよびエッチングを用いたパターニングを行うことにより、配線間分離溝１０５および第１の配線１１１を形成する。
【０００５】
次に、図１９（ｂ）に示す工程で、プラズマＣＶＤ法により層間絶縁膜１１２を堆積する。プラズマＣＶＤ法では、平坦部分における堆積膜厚に対する配線間分離溝１０５の内部の堆積膜厚の比率が低い、つまりステップカバレッジが悪いため、配線間分離溝１０５における層間絶縁膜１０４にボイド１１０が形成される。
【０００６】
次に、図１９（ｃ）に示す工程で、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等を使用して層間絶縁膜１１２の一部を除去することにより、層間絶縁膜１１２の表面を平坦化する。
【特許文献１】特開昭６２−５６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来の方法では、以下に示すような不具合が生じていた。図２０（ａ）、（ｂ）は、従来の配線間分離において生じる不具合を説明するための断面図である。
【０００８】
上記方法では、層間絶縁膜１１２をプラズマＣＶＤ法により堆積しているため、配線間分離溝１０５の中央では配線間分離溝１０５の両側から層間絶縁膜１１２が成長する。層間絶縁膜１１２がぶつかった部分の膜密度は、他の部分と比較して粗となるため、この部分のウェットエッチングレートは他の部分よりも速くなる。このため、層間絶縁膜１１２の上部を平坦化する工程や層間接続孔を形成した後の洗浄等により、図２０（ａ）に示すように、層間絶縁膜１１２の上部にシーム（凹凸）１１３が発生してしまう。このシーム１１３の上に別の配線を形成すると、上部の配線同士のショート不良が発生してしまうおそれがある。
【０００９】
また、層間絶縁膜１１２が薄く、ウエットエッチング量が多い場合には、図２０（ｂ）に示すように、ボイド１１０の上部が開口し、ここに第２の配線材料（図示せず）が入り込むことにより第１の配線１１１と第２の配線（図示せず）との間にショート等の不良が発生するおそれがある。
【００１０】
本発明は、配線間分離内における層間絶縁膜にボイドを形成する場合に、層間絶縁膜の上部を平坦にする手段を講ずることにより、配線間のショートを防止することができる配線間分離を有する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明における第１の半導体装置は、配線の側面の間に介在する絶縁性物質からなる配線間分離を有する半導体装置であって、前記配線間分離は、第１の側面と、前記第１の側面よりも深い位置に設けられ、前記第１の側面よりもテーパー角度の大きい第２の側面と、前記第２の側面よりも深い位置に設けられ、前記第２の側面よりもテーパー角度の小さい第３の側面とを有し、前記第２の側面よりも深い位置にボイドが設けられている。
【００１２】
本発明における第１の半導体装置では、配線間の側面の間に絶縁性物質を埋めて配線間分離を製造する工程において、絶縁性物質を鉛直方向から供給することにより、絶縁性物質を第２の側面に衝突させて反射させることができる。したがって、配線間分離のうち第２の側面よりも下に位置する部分、つまり第３の側面を有する部分のステップカバレッジが小さくなるため、その部分に自己整合的にボイドが形成される。また、ボイドの上には均一に絶縁膜が堆積されるため、配線間分離の中央部にシームや凹凸が発生するのが抑制される。そのため、絶縁膜を形成した後に洗浄等のウェットエッチングを行っても、ボイドの上部が開口するといった不具合が生じにくい。したがって、本発明における第１の半導体装置では、ボイドにより配線間容量を低減することができると共に、絶縁膜の上にさらに配線を形成しても、ショートが発生しにくくなる。
【００１３】
また、本発明における第１の半導体装置では、ボイドを、配線間分離溝のうち第３の側面が位置する高さに形成することができる。このように、従来よりもボイドが形成される高さを低くすることによっても、後工程で層間絶縁膜を研磨する際にボイドの上部が開口するという不具合が生じにくくすることができる。
【００１４】
本発明における第１の半導体装置では、前記配線間分離における前記第２の側面のテーパー角度は、４５度以上９０度以下であることが好ましい。この場合には、配線の側面の間を絶縁性物質で埋める工程において、絶縁性物質を第２の側面に効率よく衝突させることができる。
【００１５】
本発明における第１の半導体装置では、前記配線間分離における前記絶縁体は、前記配線の一部に形成された溝内に埋め込まれていてもよい。
【００１６】
本発明における第１の半導体装置では、前記配線は、第１の導体と、前記第１の導体の上に形成された第２の導体と、前記第２の導体の上に形成された第３の導体とを有し、前記第１の導体は前記第３の側面に接し、前記第２の導体は前記第２の側面に接し、前記第３の導体は前記第１の側面に接していてもよい。
【００１７】
本発明における第１の半導体装置では、前記配線は、第１の導体と、前記第１の導体の上に形成された第２の導体とを有し、前記配線の上に形成された絶縁膜をさらに備え、前記第１の導体は、前記第３の側面に接し、前記第２の導体は、前記第２の側面に接し、前記絶縁膜は、前記第１の側面に接していてもよい。
【００１８】
本発明における第１の半導体装置では、前記配線は、導体膜からなり、前記導体膜の上に形成された絶縁膜をさらに備え、前記導体膜は、前記第１の側面および前記第２の側面に接し、前記絶縁膜は、前記第３の側面に接していてもよい。
【００１９】
本発明における第１の半導体装置の製造方法は、配線の一部に溝を形成して前記溝に絶縁膜を埋める配線間分離を有する半導体装置の製造方法であって、前記溝のうち第１の側面を有する部分を形成する工程（ａ）と、前記第１の側面よりも深い位置に、前記溝のうち、前記第１の側面よりもテーパー角度の大きい第２の側面を有する部分を形成する工程（ｂ）と、前記第２の側面よりも深い位置に、前記溝のうち、前記第２の側面よりもテーパー角度の小さい第３の側面を有する部分を形成する工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）の後に、前記溝に対して鉛直方向から絶縁性物質を堆積することにより、前記溝のうち前記第２の側面よりも深い位置にボイドを形成しながら前記溝を前記絶縁膜で埋める工程（ｄ）とを備える。
【００２０】
本発明における第１の半導体装置の製造方法では、工程（ｄ）において、絶縁性物質を第２の側面に衝突させて反射させることができる。したがって、配線間分離溝５のうち第２の側面よりも下に位置する部分、つまり第３の側面を有する部分のステップカバレッジが小さくなるため、その部分に自己整合的にボイドを形成することができる。また、ボイドの上には均一に絶縁膜が形成されるため、配線間分離溝５の中央部にシームや凹凸が発生するのを抑制することができる。そのため、絶縁膜を形成した後に洗浄等のウェットエッチングを行っても、ボイドの上部が開口するといった不具合を生じにくくすることができる。したがって、本発明の第１の製造方法により形成した半導体装置では、ボイドにより配線間容量を低減することができると共に、絶縁膜の上にさらに配線を形成しても、ショートが発生しにくくなる。また、ボイドを、溝のうち第３の側面が位置する高さに形成することができる。このように、従来よりもボイドが形成される高さを低くすることができる。これによっても、層間絶縁膜を研磨する工程でボイドの上部が開口するという不具合を生じにくくすることができる。
【００２１】
本発明における第１の半導体装置の製造方法では、前記工程（ｂ）において、前記第２の側面は、４５度以上９０度以下のテーパー角度で形成してもよい。この場合には、配線の側面の間を絶縁性物質で埋める工程において、絶縁性物質を第２の側面に効率よく衝突させることができる。
【００２２】
本発明における第１の半導体装置の製造方法では、前記工程（ａ）の後であって前記工程（ｂ）の前に、前記溝における前記第１の側面と底面を覆う膜を形成する工程をさらに備え、前記工程（ｂ）では、前記膜に対して異方性エッチングを行うことにより、前記第１の側面を覆うサイドウォールを形成し、前記溝の底面のうち前記サイドウォールに覆われている部分を前記第２の側面とし、前記工程（ｃ）では、前記サイドウォールをマスクとしてエッチングを行うことにより、前記溝のうち前記第３の側面を有する部分を形成し、前記工程（ｃ）の後で前記工程（ｄ）の前に、前記サイドウォールを除去する工程をさらに備えていてもよい。この場合には、簡便な方法で、配線間分離の上面の平坦性を高めることができる。
【００２３】
本発明における第１の半導体装置の製造方法では、前記工程（ａ）の前に、前記配線として、第１の導体と、前記第１の導体よりもエッチングレートの小さい第２の導体と、前記第２の導体よりもエッチングレートの大きい第３の導体とを順次形成する工程をさらに備え、前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）では、前記第１の導体、前記第２の導体および前記第３の導体のエッチングレートの差を利用して、前記第３の導体に前記第１の側面を形成し、前記第２の導体に前記第２の側面を形成し、前記第１の導体に前記第３の側面を形成してもよい。この場合には、簡便な方法で、配線間分離の上面の平坦性を高めることができる。
【００２４】
本発明における第１の半導体装置の製造方法では、前記工程（ａ）の前に、前記配線として導体膜を形成し、前記導体膜の上に絶縁膜を形成する工程をさらに備え、前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）では、エッチングを行うことにより前記溝を形成し、前記工程（ａ）では、前記絶縁膜に前記第１の側面を形成し、前記工程（ｂ）では、前記導体膜の上部に前記第２の側面を形成し、前記工程（ｃ）では、前記工程（ｂ）よりも上記エッチングの堆積成分を減少させることにより、前記導体膜の下部に、前記第３の側面を形成してもよい。この場合には、従来と比較して工程数を増加することなく、配線間分離の上面の平坦性を高めることができる。
【００２５】
本発明における第１の半導体装置の製造方法では、前記工程（ａ）の前に、前記配線として導体膜を形成し、前記導体膜の上に絶縁膜を形成する工程をさらに備え、前記工程（ａ）では、前記絶縁膜に前記第１の側面を形成し、前記工程（ａ）の後であって前記工程（ｂ）の前に、前記溝における前記第１の側面と底面を覆う膜を形成する工程をさらに備え、前記工程（ｂ）では、前記膜に対して異方性エッチングを行うことにより、前記第１の側面を覆うサイドウォールを形成し、前記溝の底面のうち前記サイドウォールに覆われている部分を前記第２の側面とし、前記工程（ｃ）では、前記サイドウォールをマスクとしてエッチングを行うことにより、前記導体膜に前記第３の側面を有する部分を形成し、前記工程（ｃ）の後で前記工程（ｄ）の前に、前記サイドウォールを除去する工程をさらに備えていてもよい。この場合には、簡便な方法で、配線間分離の上面の平坦性を高めることができる。
【００２６】
本発明における第１の半導体装置の製造方法では、前記工程（ａ）の前に、前記配線として、第１の導体と、前記第１の導体よりもエッチングレートの小さい第２の導体とを形成し、前記第２の導体の上に、前記第２の導体よりもエッチングレートの大きい絶縁膜を形成する工程をさらに備え、前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）では、前記第１の導体、前記第２の導体および前記第３の導体のエッチングレートの差を利用して、前記絶縁膜に前記第１の側面を形成し、前記第２の導体に前記第２の側面を形成し、前記第１の導体に前記第３の側面を形成してもよい。この場合には、従来と比較して工程数を増加することなく、配線間分離の上面の平坦性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の半導体装置によれば、ショート不良の発生を抑制しつつ、隣接配線間容量を低減することができる。
【００２８】
また本発明における半導体装置の製造方法によれば、簡便な方法で配線間隙にボイドを有する配線間分離を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
「課題を解決するための手段」の欄で述べた、配線間分離溝の中央部分の膜密度が疎になるという不具合は、プラズマＣＶＤ法が気相成長法であることにより生じると考えられる。この不具合を解消するためには、気相反応と表面反応との両方の性質を併せ持つＨＤＰ（High Density Plasma）法等を用いることも考えられるが、この方法だけをもちいるとステップカバレッジがよいために配線間分離溝の中にボイドを大きく形成することができない。これらの考察から、本発明では、配線間分離溝の側面に段差を形成した状態でＨＤＰ法等を行うことにより、段差部分に堆積成分を反射させてボイドを形成することとした。
【００３０】
以下では、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態における配線間分離の構造を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は配線側壁の段差部分を拡大して示す断面図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態の配線構造では、シリコン等からなる基板１の上に、酸化シリコン等からなる絶縁膜２と、アルミニウム等からなる厚さ４００ｎｍの配線材料３とが形成されている。配線材料３には、絶縁膜２に到達する配線間分離溝５が形成されている。配線間分離溝５は配線間分離領域Ｒ２に形成され、これにより、配線領域Ｒ１における配線材料３が、他の領域から電気的に分離されている。配線間分離溝５には、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４が充填されている。層間絶縁膜４は、配線間分離溝５を埋めると共に、配線材料３の上を覆っている。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、配線間分離溝５の側壁は、テーパー角度によって３つの領域に分けられ、深さの浅い順に、第１のテーパー角度Ａを有する第１の側面６と、第２のテーパー角度Ｂを有する第２の側面７と、第３のテーパー角度Ｃを有する第３の側面８とから構成されている。第１のテーパー角度Ａと第３のテーパー角度Ｃはほぼ等しく、第２のテーパー角度Ｂは第１のテーパー角度Ａおよび第３のテーパー角度Ｃよりも大きい。第１のテーパー角度Ａ及び第３のテーパー角度Ｃは例えば５度程度であり、第２のテーパー角度Ｂは、４５度以上９０度以下であることが好ましい。なお、本明細書中において、「配線間分離溝の側面のテーパー角」とは、配線間分離溝に面した配線の側面が、鉛直方向から配線間分離溝の内側へ向かう側に傾いている角度をいう。また、配線間分離溝５の各側面６〜８は丸みを帯びていてもよいし、必ずしも一定の傾きで設けられていなくてもよい。これらの場合の「テーパー角」とは、各側面６〜８のそれぞれにおける上端と下端とを結んだ直線の鉛直方向からの傾きをいうものとする。
【００３３】
また、配線間分離溝５において、第２の側面７は１０ｎｍ以上の長さ（面の上端から下端までの長さ）を有していることが好ましい。配線間分離溝５の上部の幅は２００ｎｍの幅を有し、下部は１００〜１５０ｎｍの幅を有している。
【００３４】
そして、配線間分離溝５内を埋める埋め込み層間絶縁膜４内にはボイド１０が設けられている。ボイド１０は、配線間分離溝５のうち第２の側面７の高さより下、つまり、第３の側面８の高さの領域に設けられている。
【００３５】
なお、図１（ａ）、（ｂ）では、配線、配線間分離溝および層間絶縁膜のみを示しているが、実際には、半導体基板１にトランジスタやキャパシタといった素子が形成され、絶縁膜２に、素子と配線材料３とを結ぶコンタクトや層間接続孔が形成されている。また、図示した配線および層間絶縁膜の上下にも同様の配線および層間絶縁膜が形成されていてもよい。これらの構成自体は従来と同様であるので図示及び説明を省略する。
【００３６】
なお、本実施形態では、配線材料３としてアルミニウムを用いたが、他の材料を用いてもよく、配線材料３を複数の材料の積層構造としてもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、配線材料３内に形成した配線間分離溝５に直接層間絶縁膜４を埋め込んでいるが、配線材料３と層間絶縁膜４との間に層間絶縁膜４と異なる種類の膜や同じ種類の膜を介在させてもよい。
【００３８】
（第１の製造方法）
図２（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態における第１の製造工程を示す断面図である。
【００３９】
第１の製造方法では、まず図２（ａ）に示す工程で、シリコン等の基板１の上に、絶縁膜２と、アルミニウム等の配線材料３とを順次形成する。次に、リソグラフィーにより、配線領域がパターニングされたフォトレジスト２１を形成する。なお、実際には、絶縁膜２を形成する前に、基板１にトランジスタやキャパシタ等の形成を行うが、ここではその図示および説明を省略している。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示す工程で、配線材料３に対してＣｌ2およびＣＨＦ3ガスを用いたエッチングを行うことにより、配線間分離溝５を形成する。具体的には、まず側壁堆積の少ない条件、つまりＣＨＦ3を少なくした条件でエッチングを行うことにより、配線材料３のうち第１のテーパー角度を持つ第１の側面６を形成する。引き続いて、エッチングの条件を、堆積成分の大きな条件、つまりＣＨＦ3ガスの割合の大きな条件に変更する。堆積成分の大きい条件にすると、エッチングが進行している配線の側壁にＣを含む堆積物が多く堆積してマスクとなる成分が多くなり、配線側壁のテーパー角度が大きくなるため、第２の側面７が形成される。その後、エッチング条件を元の側壁堆積の少ない条件に戻すことにより、第３の側面８を形成する。その後、灰化処理や洗浄により残留するフォトレジストおよび堆積物を除去する。
【００４１】
なお、上述の説明ではＣｌ2やＣＨＦ3を用いてエッチングを行ったが、他のガスを用いてもよい。また、ガスの割合を増減させることにより堆積成分の多少を変化させてもよいし、ガスの種類や圧力を変化させることにより堆積成分の多少を変化させてもよい。
【００４２】
次に、図２（ｃ）に示す工程で、ＨＤＰ等の、垂直方向に堆積する成分（鉛直方向）の多い堆積方法を行うことにより、層間絶縁膜４を堆積していく。この堆積方法では、垂直成分が第２のテーパー角度Ｂを有する第２の側面７に衝突して反射しやすい。したがって配線間分離溝５のうち第２の側面７よりも下に位置する部分、つまり第３の側面８を有する部分のステップカバレッジが小さくなる。この堆積を続けると、図３（ａ）に示すように、配線間分離溝５のうち下部には堆積物が入り込まずに自己整合的にボイド１０が形成され、ボイド１０の上が堆積物で覆われる。このように一旦ボイド１０の上が覆われると、その上には、均一な密度の堆積物を堆積することができる。層間絶縁膜４の堆積は、図３（ｂ）に示すように配線間分離溝５の上部が完全に絶縁物で埋まるまで行われる。
【００４３】
次に、図３（ｃ）に示す工程で、ＣＭＰ法等を行うことにより、堆積した層間絶縁膜４のうち配線領域上部に堆積された余分な領域を除去し、層間絶縁膜４の表面を平坦にする。その後、上層配線と接続する層間接続孔を形成するが、ここではその説明を省略する。ＣＭＰや層間接続孔を形成するためのエッチングの後には、洗浄のために酸化膜に対してエッチングレートを有する洗浄を行うことが多いが、上述したように配線間分離溝５の上部における層間絶縁膜４のエッチングレートは均一になるため、層間絶縁膜４の表面の平坦性は良好となる。
【００４４】
なお、実際の多層配線の半導体装置では、図２（ａ）〜図３（ｃ）に示す工程を繰り返して多層配線を形成するが、ここではその説明を省略する。
【００４５】
本実施形態における第１の製造方法では、図２（ｃ）に示す工程で、層間絶縁膜４を第２の側面７に衝突させて反射させることができる。したがって、配線間分離のうち第２の側面７よりも下に位置する部分、つまり第３の側面８を有する部分のステップカバレッジが小さくなるため、その部分に自己整合的にボイド１０を形成することができる。また、ボイド１０の上には均一に絶縁膜が形成されるため、配線間分離の中央部にシームや凹凸が発生するのを抑制することができる。そのため、層間絶縁膜４を形成した後に洗浄等のウェットエッチングを行っても、ボイド１０の上部が開口するといった不具合を生じにくくすることができる。したがって、本実施形態における第１の製法で形成した配線間分離では、ボイド１０により配線間容量を低減することができると共に、層間絶縁膜４の上にさらに配線を形成しても、ショートが発生しにくくなる。
【００４６】
また、本実施形態における第１の製造方法では、ボイドを、配線間分離溝５のうち第３の側面が位置する高さに形成することができる。このように、従来よりもボイドが形成される高さを低くすることができるため、層間絶縁膜４を研磨する工程でボイド１０の上部が開口するという不具合が生じにくい。
【００４７】
また、本実施形態の第１の製法では、配線間分離溝５の側面のテーパー角をエッチング条件によって変化させているため、従来よりも工程数が増加しない。したがって、簡単な方法で、層間絶縁膜４の上の平坦性を高めることができる。
【００４８】
（第２の製造方法）
図４（ａ）〜図６（ｂ）は、第１の実施形態における第２の製造工程を示す断面図である。
【００４９】
第２の製造方法では、まず図４（ａ）に示す工程で、基板１の上に絶縁膜２と配線材料３とを順次形成する。そして、リソグラフィーにより、配線材料３の上に配線間分離領域Ｒ２を開口するフォトレジスト２１を形成する。
【００５０】
次に、図４（ｂ）に示す工程で、フォトレジスト２１をマスクとして、Ｃｌ2およびＣＨＦ3を用いたエッチングを行うことにより、配線間分離溝５のうち第１のテーパー角Ａの第１の側面６を有する部分を形成する。
【００５１】
次に、図５（ａ）に示す工程で、配線分離領域Ｒ２におけるフォトレジスト２１と、配線間分離溝５の底面および側面とを覆う厚さ１２ｎｍの有機系膜２２を形成する。ここで、有機系膜２２は、基板をエッチング装置（図示せず）内に保持したままで、図４（ｂ）に示す工程で行ったエッチングのガス条件を変更して、ＣＨＦ3等のＣを含む堆積系のガスのみを供給し続けることにより形成してもよいし、図４（ｂ）に示す工程で行ったエッチングを完全に停止した後に、塗布することにより形成してもよい。
【００５２】
次に、図５（ｂ）に示す工程で、Ｃｌ2およびＣＨＦ3を用いた異方性エッチングを行うと、有機系膜２２のうち配線間分離溝５の側面上に位置する部分よりも、配線間分離溝５の底面上に位置する部分が早く除去されていき、配線間分離溝５の側面上には、厚さ１０ｎｍのサイドウォール２３が形成される。
【００５３】
次に、図６（ａ）に示す工程で、さらに異方性エッチングを進めると、フォトレジスト２１およびサイドウォール２３がマスクとなって異方性エッチングが進行するため、配線間分離溝５のうち第１の側面６を有する部分の下に、サイドウォール２３の膜厚分だけ幅の狭い第３の側面８を有する部分が形成される。なお、第１の側面６と第３の側面８との間には、サイドウォールによって覆われた第２の側面７（段差部分）が形成される。
【００５４】
ここで、上述したように、有機系膜２２と、その下における配線材料３とを、一度の異方性エッチングにより除去してもよいし、まず有機系膜２２を除去してサイドウォール２３を形成するエッチングを行った後に、条件を変更して、配線材料３に対するエッチングを行ってもよい。その場合には、有機系膜２２に対するエッチングとして、Ａｒ及びＯ2等を用いたエッチングを行えば、有機系膜２２を効率良く除去することができる。
【００５５】
次に、図６（ｂ）に示す工程で、残ったフォトレジスト２１およびサイドウォール２３を灰化処理や洗浄により除去する。
【００５６】
その後の工程は、第１の製造方法における図２（ｃ）〜図３（ｃ）に示す工程と同様であるので、その図示および説明を省略する。
【００５７】
本実施形態における第２の製造方法では、図６（ｂ）に示す工程の後に層間絶縁膜４（図１（ａ）、（ｂ）等に示す）を形成する際に、層間絶縁膜４を第２の側面７に衝突させて反射させることができる。したがって、配線間分離溝５のうち第２の側面７よりも下に位置する部分、つまり第３の側面８を有する部分のステップカバレッジが小さくなるため、その部分に自己整合的にボイド１０を形成することができる。また、ボイド１０の上には均一に絶縁膜が形成されるため、配線間分離溝５の中央部にシームや凹凸が発生するのを抑制することができる。そのため、層間絶縁膜４を形成した後に洗浄等のウェットエッチングを行っても、ボイド１０の上部が開口するといった不具合を生じにくくすることができる。したがって、本実施形態における第２の製法で形成した配線間分離では、ボイド１０により配線間容量を低減することができると共に、層間絶縁膜４の上にさらに配線を形成しても、ショートが発生しにくくなる。
【００５８】
また、本実施形態の第２の製造方法では、ボイドを、配線間分離溝５のうち第３の側面が位置する高さに形成することができる。このように、従来よりもボイドが形成される高さを低くすることができるため、層間絶縁膜４を研磨する工程でボイド１０の上部が開口するという不具合が生じにくい。
【００５９】
また、本実施形態の第２の製法では、サイドウォール２３をマスクとしてエッチングを行うことにより、配線間分離溝５の側面のテーパー角を変化させている。この方法では、より確実に、配線間分離溝５の側面のテーパー角を制御することができる。したがって、配線間分離溝５内に層間絶縁膜４を形成する際には、より確実にボイド１０を形成することができる。
【００６０】
なお、図５（ａ）に示す工程では、フォトレジスト２１が残留した状態で有機系膜２２を堆積している。しかしながら、フォトレジストを除去した後に有機系膜を堆積してもよい。
【００６１】
（第２の実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態における配線間分離の構造を模式的に示す断面図であり、図７（ｂ）は配線側壁の段差部分を拡大して示す断面図である。図７（ａ）に示すように、本実施形態の配線構造は、シリコン等からなる基板１の上に、酸化シリコン等からなる絶縁膜２と、アルミニウム等からなる厚さ４００ｎｍの配線材料３とが形成されている。配線材料３は、第１の配線材料３１、第２の配線材料３２および第３の配線材料３３から構成されている。配線材料３には、絶縁膜２に到達する配線間分離溝５が形成されている。配線間分離溝５は配線間分離領域Ｒ２に形成され、これにより、配線領域Ｒ１における配線材料３が、他の領域から電気的に分離されている。配線間分離溝５には、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４が充填されている。層間絶縁膜４は、配線間分離溝５を埋めると共に、配線材料３の上を覆っている。
【００６２】
図７（ｂ）に示すように、配線間分離溝５の側壁のうち第３の配線材料３３が露出する部分は第１のテーパー角度Ａを有する第１の側面６であり、第２の配線材料３２が露出する部分は第２のテーパー角度Ｂを有する第２の側面７であり、第１の配線材料３１が露出する部分は第３のテーパー角度Ｃを有する第３の側面８である。
【００６３】
第１のテーパー角度Ａと第３のテーパー角度Ｃはほぼ等しく、第２のテーパー角度Ｂは第１のテーパー角度Ａおよび第３のテーパー角度Ｃよりも大きい。第１のテーパー角度Ａ及び第３のテーパー角度Ｃは例えば５度程度であり、第２のテーパー角度Ｂは、４５度以上９０度以下であることが好ましい。また、配線間分離溝５の各側面６〜８は丸みを帯びていてもよいし、必ずしも一定の傾きで設けられていなくてもよい。これらの場合の「テーパー角」とは、各側面６〜８のそれぞれにおける上端と下端とを結んだ直線の鉛直方向からの傾きをいうものとする。
【００６４】
また、配線間分離溝５において、第２の側面７は１０ｎｍ以上の長さ（面の上端から下端までの長さ）を有していることが好ましい。配線間分離溝５の上部の幅は２００ｎｍの幅を有し、下部は１００〜１５０ｎｍの幅を有している。
【００６５】
そして、配線間分離溝５内を埋める埋め込み層間絶縁膜４内にはボイド１０が設けられている。ボイド１０は、配線間分離溝５のうち第２の側面７の高さより下、つまり、第３の側面８の高さの領域に設けられている。
【００６６】
なお、図７（ａ）、（ｂ）では、配線、配線間分離溝および層間絶縁膜のみを示しているが、実際には、半導体基板１に、トランジスタやキャパシタといった素子が形成され、絶縁膜２に、素子と配線材料３とを結ぶコンタクトや層間接続孔が形成されている。また、図示した配線および層間絶縁膜の上下にも同様の配線および層間絶縁膜が形成されていてもよい。これらの構成自体は従来と同様であるので図示及び説明を省略する。
【００６７】
図８（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態における製造方法を示す断面図である。本実施形態の製造方法では、まず図８（ａ）に示す工程で、シリコン等の基板１の上に、絶縁膜２と、アルミニウム等からなる第１の配線材料３１と、窒化チタン等からなる第２の配線材料３２と、ルミニウム等の第３の配線材料３３とを順次形成する。その後、リソグラフィーにより、第３の配線材料３３の上に、配線領域がパターニングされたフォトレジスト２１を形成する。なお、実際には、絶縁膜２を形成する前に、基板１にトランジスタやキャパシタ等の形成を行うが、ここではその図示および説明を省略している。
【００６８】
次に、図８（ｂ）に示す工程で、エッチングを行うことにより配線間分離溝５を形成する。このエッチングを、側壁堆積を有し、かつ第２の配線材料３２のエッチングレートより第１の配線材料３１および第３の配線材料３３のエッチングレートが大きい条件で行うと、第１の配線材料３１および第３の配線材料３３をエッチングする際のテーパー角度よりも第２の配線材料３２をエッチングする際のテーパー角度が大きくなる。
【００６９】
その後の工程は、第１の製造方法における図２（ｃ）〜図３（ｃ）に示す工程と同様であるため、その図示および説明を省略する。
【００７０】
本実施形態の製造方法では、図８（ｂ）に示す工程の後に層間絶縁膜４（図７（ａ）、（ｂ）等に示す）を形成する際に、層間絶縁膜４を第２の側面７に衝突させて反射させることができる。したがって、配線間分離溝５のうち第２の側面７よりも下に位置する部分、つまり第３の側面８を有する部分のステップカバレッジが小さくなるため、その部分に自己整合的にボイド１０を形成することができる。また、ボイド１０の上には均一に絶縁膜が形成されるため、配線間分離溝５の中央部にシームや凹凸が発生するのを抑制することができる。そのため、層間絶縁膜４を形成した後に洗浄等のウェットエッチングを行っても、ボイド１０の上部が開口するといった不具合を生じにくくすることができる。したがって、本実施形態の製法で形成した配線間分離では、ボイド１０により配線間容量を低減することができると共に、層間絶縁膜４の上にさらに配線を形成しても、ショートが発生しにくくなる。
【００７１】
また、本実施形態の方法では、ボイドを、配線間分離溝５のうち第３の側面が位置する高さに形成することができる。このように、従来よりもボイドが形成される高さを低くすることができるため、層間絶縁膜４を研磨する工程でボイド１０の上部が開口するという不具合が生じにくい。
【００７２】
また、本実施形態の製法では、配線材料３を、エッチングレートの異なる３層の配線材料３１〜３３で構成することにより、配線間分離溝５の側面のテーパー角を変化させることができる。この方法では、従来よりも工程数が増加しないため、簡単な方法で、層間絶縁膜４の平坦性を高めることができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
図９（ａ）は本発明の第３の実施形態における配線間分離の構造を模式的に示す断面図であり、図９（ｂ）は配線側壁の段差部分を拡大して示す断面図である。図９（ａ）に示すように、本実施形態の配線構造では、シリコン等からなる基板１の上に、酸化シリコン等からなる絶縁膜２と、アルミニウム等からなる厚さ４００ｎｍの配線材料３と、酸化膜からなる厚さ１００ｎｍの上部絶縁膜９とが形成されている。配線材料３および上部絶縁膜９には、これらの膜を貫通して絶縁膜２に到達する配線間分離溝５が形成されている。配線間分離溝５は配線間分離領域Ｒ２に形成され、これにより、配線領域Ｒ１における配線材料３および上部絶縁膜９が、他の領域から電気的に分離されている。配線間分離溝５には、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４が充填されている。層間絶縁膜４は、配線間分離溝５を埋めると共に、上部絶縁膜９の上を覆っている。
【００７４】
図９（ｂ）に示すように、配線間分離溝５において配線材料３が露出する部分は、第３のテーパー角度Ｃを有する第３の側面８と、その上に位置する、第２のテーパー角度Ｂを有する第２の側面７から構成されている。一方、配線間分離溝５において上部絶縁膜９が露出する部分は、第２のテーパー角度Ａを有する第１の側面６から構成されている。第１のテーパー角度Ａと第３のテーパー角度Ｃはほぼ等しく、第２のテーパー角度Ｂは第１のテーパー角度Ａおよび第３のテーパー角度Ｃよりも大きい。第１のテーパー角度Ａ及び第３のテーパー角度Ｃは例えば５度程度であり、第２のテーパー角度Ｂは、４５度以上９０度以下であることが好ましい。また、配線間分離溝５の各側面６〜８は丸みを帯びていてもよいし、必ずしも一定の傾きで設けられていなくてもよい。これらの場合の「テーパー角」とは、各側面６〜８のそれぞれにおける上端と下端とを結んだ直線の鉛直方向からの傾きをいうものとする。
【００７５】
また、配線間分離溝５において、配線間分離溝５の上部の幅は２００ｎｍの幅を有し、下部は１００〜１５０ｎｍの幅を有している。
【００７６】
そして、配線間分離溝５内を埋める埋め込み層間絶縁膜４内にはボイド１０が設けられている。ボイド１０は、配線間分離溝５のうち第２の側面７の高さより下、つまり、第３の側面８の高さの領域に設けられている。
【００７７】
なお、図９（ａ）、（ｂ）では、配線、配線間分離溝および層間絶縁膜のみを示しているが、実際には、半導体基板１にトランジスタやキャパシタといった素子が形成され、絶縁膜２に、これらと配線を結ぶコンタクトや層間接続孔が形成されている。また、図示した配線および層間絶縁膜の上下にも同様の配線および層間絶縁膜が形成されている。その素子自体の構成は従来と同様であるので図示及び説明を省略する。
【００７８】
なお、本実施形態では、配線材料３としてアルミニウムを用いたが、他の材料を用いてもよく、配線材料３を複数の材料の積層構造としてもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、配線材料３内に形成した配線間分離溝５に直接層間絶縁膜４を埋め込んでいるが、配線材料３と層間絶縁膜４との間に層間絶縁膜４と異なる種類の膜や同じ種類の膜を介在させてもよい。
【００８０】
次に本実施形態の第２の配線間分離の第１〜第３の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００８１】
（第１の製造方法）
図１０（ａ）〜図１２（ｂ）は、第３の実施形態における第１の製造工程を示す断面図である。
【００８２】
第１の製造方法では、まず図１０（ａ）に示す工程で、シリコン等の基板１の上に、絶縁膜２と、アルミニウム等の配線材料３と、上部絶縁膜９とを順次形成する。次に、リソグラフィーにより、配線領域がパターニングされたフォトレジスト２１を形成する。なお、実際には、絶縁膜２を形成する前に、基板１にトランジスタやキャパシタ等の形成を行うが、ここではその図示および説明を省略している。
【００８３】
次に、図１０（ｂ）に示す工程で、上部絶縁膜９に対してＣＨＦ3およびＯ2ガスを用いたエッチングを行うことにより、第１の側面６を有する配線間分離溝５を形成する。
【００８４】
次に、図１０（ｃ）に示す工程で、配線材料３に対してＣｌ2およびＣＨＦ3ガスを用いてエッチングを行うことにより、配線間分離溝５を絶縁膜２に到達させる。具体的には、まず側壁堆積の多い条件、つまりＣＨＦ3を多くした条件でエッチングを行うことにより、第２の側面７を形成する。ここで、堆積成分の大きい条件でエッチングを行うことにより、エッチングが進行している配線の側壁にＣを含む堆積物が多く堆積してマスクとなる成分が多くなり、配線側壁のテーパー角度が大きくなる。その後、エッチング条件を側壁堆積の少ない条件、つまりＣＨＦ3の少ない条件でエッチングすることにより、第３の側面８を形成する。その後、灰化処理や洗浄により残留するフォトレジストおよび堆積物を除去する。
【００８５】
なお、上述の方法では絶縁膜に対してＣＨＦ3やＯ2を用い、配線材料のエッチングにはＣｌ2やＣＨＦ3を用いてエッチングを行ったが、他のガスを用いてもよい。また、配線材料のエッチングの際には、ガスの割合を増減させることにより堆積成分の多少を変化させてもよいし、ガスの種類や圧力を変化させることにより堆積成分の多少を変化させてもよい。
【００８６】
次に、図１１（ａ）に示す工程で、ＨＤＰ（High Density Plasma）等の、垂直方向に堆積する成分（鉛直方向）の多い堆積方法を行うことにより、層間絶縁膜４を堆積していく。この堆積方法では、垂直成分が第２のテーパー角度Ｂを有する第２の側面７に衝突して反射しやすい。したがって配線間分離溝５のうち第２の側面７よりも下に位置する部分、つまり第３の側面８を有する部分のステップカバレッジが小さくなる。この堆積を続けると、図１１（ｂ）に示すように、配線間分離溝５のうち下部には堆積物が入り込まずに自己整合的にボイド１０が形成され、ボイド１０の上が堆積物で覆われる。このように一旦ボイド１０の上が覆われると、その上には、均一な密度の堆積物を堆積することができる。層間絶縁膜４の堆積は、図１２（ａ）に示すように配線間分離溝５の上部が完全に絶縁物で埋まるまで行われる。
【００８７】
次に、図１２（ｂ）に示す工程で、ＣＭＰ法等を行うことにより、堆積した層間絶縁膜４のうち配線領域上部に堆積された余分な領域を除去し、層間絶縁膜４の表面を平坦にする。その後、上層配線と接続する層間接続孔を形成するが、ここではその説明を省略する。
【００８８】
本実施形態における第１の製造方法では、図１１（ａ）に示す工程で層間絶縁膜４を形成する際に、層間絶縁膜４を第２の側面７に衝突させて反射させることができる。したがって、配線間分離溝５のうち第２の側面７よりも下に位置する部分、つまり第３の側面８を有する部分のステップカバレッジが小さくなるため、その部分に自己整合的にボイド１０を形成することができる。また、ボイド１０の上には均一に絶縁膜が形成されるため、配線間分離溝５の中央部にシームや凹凸が発生するのを抑制することができる。そのため、層間絶縁膜４を形成した後に洗浄等のウェットエッチングを行っても、ボイド１０の上部が開口するといった不具合を生じにくくすることができる。したがって、本実施形態における第２の製法で形成した配線間分離では、ボイド１０により配線間容量を低減することができると共に、層間絶縁膜４の上にさらに配線を形成しても、ショートが発生しにくくなる。
【００８９】
なお、本実施形態の方法では、ボイドを、配線間分離溝５のうち第３の側面が位置する高さに形成することができる。このように、従来よりもボイドが形成される高さを低くすることができるため、層間絶縁膜４を研磨する工程でボイド１０の上部が開口するという不具合が生じにくい。
【００９０】
また、本実施形態における第１の製法では、配線間分離溝５の側面のテーパー角をエッチング条件によって変化させているため、従来よりも工程数が増加しない。したがって、簡単な方法で、層間絶縁膜４の上の平坦性を高めることができる。
【００９１】
（第２の製造方法）
図１３（ａ）〜１５（ｂ）は、第３の実施形態における第２の製造工程を示す断面図である。
【００９２】
第２の製造方法では、まず図１３（ａ）に示す工程で、シリコン等の基板１の上に、絶縁膜２と、アルミニウム等の配線材料３と、上部絶縁膜９とを順次形成する。次に、リソグラフィーにより、配線領域がパターニングされたフォトレジスト２１を形成する。なお、実際には、絶縁膜２を形成する前に、基板１にトランジスタやキャパシタ等の形成を行うが、ここではその図示および説明を省略している。
【００９３】
次に、図１３（ｂ）に示す工程で、上部絶縁膜９に対してＣＨＦ3およびＯ2ガスを用いたエッチングを行うことにより、第１の側面６を有する配線間分離溝５を形成する。
【００９４】
次に、図１４（ａ）に示す工程で、配線分離領域Ｒ２におけるフォトレジスト２１、配線間分離溝５の底面および側面を覆う厚さ１２ｎｍの有機系膜２２を形成する。ここで、有機系膜２２は、基板をエッチング装置（図示せず）内に保持したままで、図１３（ｂ）に示す工程で行ったエッチングのガス条件を変更して、ＣＨＦ3等のＣを含む堆積系のガスのみを供給し続けることにより形成してもよいし、図１３（ｂ）に示す工程で行ったエッチングを完全に停止した後に、塗布することにより形成してもよい。
【００９５】
次に、図１４（ｂ）に示す工程で、Ｃｌ2およびＣＨＦ3を用いた異方性エッチングを行うと、有機系膜２２のうち配線間分離溝５の側面上に位置する部分よりも配線間分離溝５の底面上に位置する部分が早く除去されていき、配線間分離溝５の側面上には、厚さ１０ｎｍのサイドウォール２３が形成される。
【００９６】
次に、図１５に示す工程で、さらに異方性エッチングを進めると、フォトレジスト２１およびサイドウォール２３がマスクとなって異方性エッチングが進行するため、配線間分離溝５のうち第１の側面６を有する部分の下に、サイドウォール２３の膜厚分だけ口径の小さい第３の側面８を有する部分が形成される。なお、第１の側面６と第３の側面８との間には、サイドウォールによって覆われた第２の側面７（段差部分）が形成される。
【００９７】
ここで、上述したように、有機系膜２２と、その下における配線材料３とを、一度の異方性エッチングにより除去してもよいし、まず有機系膜２２を除去してサイドウォール２３を形成するエッチングを行った後に条件を変更して、配線材料３に対するエッチングを行ってもよい。その場合には、有機系膜２２に対するエッチングとして、Ａｒ及びＯ2等を用いたエッチングを行えば、有機系膜２２を効率良く除去することができる。
【００９８】
その後の工程は、第１の製造方法における図１１（ｂ）〜図１２（ｂ）に示す工程と同様であるので、その説明を省略する。
【００９９】
本実施形態における第２の製造方法では、図１５（ｂ）に示す工程の後に層間絶縁膜４（図９（ａ）、（ｂ）等に示す）を第２の側面７に衝突させて反射させることができる。したがって、配線間分離のうち第２の側面７よりも下に位置する部分、つまり第３の側面８を有する部分のステップカバレッジが小さくなるため、その部分に自己整合的にボイド１０を形成することができる。また、ボイド１０の上には均一に絶縁膜が形成されるため、配線間分離の中央部にシームや凹凸が発生するのを抑制することができる。そのため、層間絶縁膜４を形成した後に洗浄等のウェットエッチングを行っても、ボイド１０の上部が開口するといった不具合を生じにくくすることができる。したがって、本実施形態における第１の製法で形成した配線間分離では、ボイド１０により配線間容量を低減することができると共に、層間絶縁膜４の上にさらに配線を形成しても、ショートが発生しにくくなる。
【０１００】
また、本実施形態の第２の製造方法では、ボイドを、配線間分離溝５のうち第３の側面が位置する高さに形成することができる。このように、従来よりもボイドが形成される高さを低くすることができるため、層間絶縁膜４を研磨する工程でボイド１０の上部が開口するという不具合が生じにくい。
【０１０１】
また、本実施形態の第２の製法では、サイドウォール２３をマスクとしてエッチングを行うことにより、配線間分離溝５の側面のテーパー角を変化させている。この方法では、より確実に、配線間分離溝５の側面のテーパー角を制御することができる。したがって、配線間分離溝５内に層間絶縁膜４を形成する際には、より確実にボイド１０を形成することができる。
【０１０２】
なお、図１４（ａ）に示す工程では、フォトレジスト２１が残留した状態で有機系膜２２を堆積している。しかしながら、フォトレジストを除去した後に有機系膜を堆積してもよい。
【０１０３】
なお、本実施形態では、アルミニウムからなる配線材料３の上にシリコン酸化膜からなる上部絶縁膜９を形成したが、他の材料を用いてもよい。また、また、３層以上の積層構造としてもよい。
【０１０４】
（第３の製造方法）
図１６（ａ）〜図１７（ｂ）は、第３の実施形態における第３の製造方法を示す断面図である。
第３の製造方法で形成する構造は、第３の実施形態の構造の変形例であって、図１７（ｂ）に示すように、第１の配線材料３１と第２の配線材料３２とからなる配線材料３と、配線材料３の上に形成された上部絶縁膜９とを有している。
【０１０５】
第３の製造方法では、まず図１６（ａ）に示す工程で、シリコン等の基板１の上に、絶縁膜２と、アルミニウム等からなる第１の配線材料３１と、窒化チタン等からなる第２の配線材料３２と酸化膜からなる上部絶縁膜９とを順次形成する。その後、リソグラフィーにより、上部絶縁膜９の上に、配線領域がパターニングされたフォトレジスト２１を形成する。なお、実際には、絶縁膜２を形成する前に、基板１にトランジスタやキャパシタ等の形成を行うが、ここではその図示および説明を省略している。
【０１０６】
次に、図１６（ｂ）に示す工程で、ＣＨＦ3およびＯ2ガスを用いてエッチングを行うことにより、上部絶縁膜９に、第１の側面６を有する配線間分離溝５を形成する。
【０１０７】
次に、図１７（ａ）に示す工程で、配線間分離溝５をエッチングにより形成するが、このエッチングを行う際に、側壁堆積を有し、かつ第２の配線材料３２のエッチングレートより第１の配線材料３１および第３の配線材料３３のエッチングレートが大きい条件でエッチングを行うと、第１の配線材料をエッチングする際のテーパー角度よりも、第２の配線材料をエッチングする際のテーパー角度が大きくなる。
【０１０８】
その後、図１１（ｂ）〜１２（ｂ）に示す工程と同様の工程を行うと、図１７（ａ）に示す構造が得られる。
【０１０９】
本実施形態における第３の製造方法では、図１７（ａ）に示す工程の後に層間絶縁膜４を形成する際に、層間絶縁膜４を第２の側面７に衝突させて反射させることができる。したがって、配線間分離溝５のうち第２の側面７よりも下に位置する部分、つまり第３の側面８を有する部分のステップカバレッジが小さくなるため、その部分に自己整合的にボイド１０を形成することができる。また、ボイド１０の上には均一に絶縁膜が形成されるため、配線間分離溝５の中央部にシームや凹凸が発生するのを抑制することができる。そのため、層間絶縁膜４を形成した後に洗浄等のウェットエッチングを行っても、ボイド１０の上部が開口するといった不具合を生じにくくすることができる。したがって、本実施形態における第３の製法で形成した配線間分離では、ボイド１０により配線間容量を低減することができると共に、層間絶縁膜４の上にさらに配線を形成しても、ショートが発生しにくくなる。
【０１１０】
また、本実施形態の第３の製造方法では、ボイドを、配線間分離溝５のうち第３の側面が位置する高さに形成することができる。このように、従来よりもボイドが形成される高さを低くすることができるため、層間絶縁膜４を研磨する工程でボイド１０の上部が開口するという不具合が生じにくい。
【０１１１】
また、本実施形態の製法では、配線材料３を、エッチングレートの異なる２層の配線材料３１、３２を形成し、その上に絶縁膜を形成することにより、配線間分離溝５の側面のテーパー角を変化させることができる。この方法では、従来よりも工程数が増加しないため、簡単な方法で、層間絶縁膜４の平坦性を高めることができる。
【０１１２】
なお、本実施形態では、アルミニウムからなる第１の配線材料３１、窒化チタンからなる第２の配線材料３２およびシリコン酸化膜からなる上部絶縁膜９を形成したが、他の材料を用いてもよい。また、４層以上の積層構造としてもよい。
【０１１３】
（その他の実施形態）
なお、上述した実施形態の配線構造は、積層の配線構造や最上層の配線構造にも適用することができる。図１８（ａ）は積層された各配線層にボイドが形成されている配線構造を示す断面図である。図１８（ａ）に示すように、半導体基板１および絶縁膜２の上に設けられた１層目の配線材料３および第１の層間絶縁膜４の上に、２層目の配線層１３および第２の層間絶縁膜１４が形成されていてもよい。
【０１１４】
図１８（ｂ）は最上層の配線層にボイドが形成されている配線構造を示す断面図である。図１８（ｂ）に示すように、配線材料３が最上層に位置する場合には、配線材料３のうちの１つが、他の配線材料３よりも幅の広い配線材料３ａとなり、配線材料３ａの上にワイヤーボンディング１２が接触する。このワイヤーボンディング１２により、外部と配線材料３とが電気的に接続される。そして、層間絶縁膜４の上はシリコン窒化膜等の絶縁膜１１により覆われている。
【０１１５】
なお、上述の実施形態では、配線間分離溝の側面が３つに分けられる場合について説明したが、４つ以上に分けられる場合にも、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
以上説明したように、本発明は隣接配線間容量の少ない配線間分離を有する半導体装置およびこれを形成する方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態における配線間分離の構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は配線側壁の段差部分を拡大して示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態における第１の製造工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態における第１の製造工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態における第２の製造工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態における第２の製造工程を示す断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態における第２の製造工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第２の実施形態における配線間分離の構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は配線側壁の段差部分を拡大して示す断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態における製造方法を示す断面図である。
【図９】（ａ）は本発明の第３の実施形態における配線間分離の構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は配線側壁の段差部分を拡大して示す断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態における第１の製造工程を示す断面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態における第１の製造工程を示す断面図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態における第１の製造工程を示す断面図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態における第２の製造工程を示す断面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態における第２の製造工程を示す断面図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態における第２の製造工程を示す断面図である。
【図１６】（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態における第３の製造方法を示す断面図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態における第３の製造方法を示す断面図である。
【図１８】（ａ）は積層された各配線層にボイドが形成されている配線構造を示す断面図であり、（ｂ）は最上層の配線層にボイドが形成されている配線構造を示す断面図である。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）は、従来における配線間分離の製造工程を示す断面図である。
【図２０】（ａ）、（ｂ）は、従来の配線間分離において生じる不具合を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１      半導体基板
２      絶縁膜
３      配線材料
３ａ    配線材料
４      層間絶縁膜
５      配線間分離溝
６      第１の側面
７      第２の側面
８      第３の側面
９      上部絶縁膜
１０      ボイド
１１      絶縁膜
１２      ワイヤーボンディング
１３      配線層
１４      第２の層間絶縁膜
２１      フォトレジスト
２２      有機系膜
２３      サイドウォール
３１      第１の配線材料
３２      第２の配線材料
３３      第３の配線材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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